【工业制碱方程式】在化工生产中，制碱是一个重要的工艺过程，尤其在工业上广泛采用的“氨碱法”（又称索尔维法）是制取碳酸钠（纯碱）的主要方法。该方法由比利时化学家欧内斯特·索尔维于1861年提出，具有原料易得、成本低、产品纯度高等优点。
以下是对工业制碱过程中涉及的主要反应方程式进行总结，并通过表格形式展示其反应条件与产物。
一、主要反应方程式
1. 石灰石分解
石灰石（主要成分为CaCO₃）在高温下分解为生石灰（CaO）和二氧化碳（CO₂）。
$$
\text{CaCO}_3 \xrightarrow{\text{高温}} \text{CaO} + \text{CO}_2↑
$$
2. 氨气的制备
工业上通常采用哈伯法合成氨（NH₃），以提供后续反应所需的氨气。
$$
\text{N}_2 + 3\text{H}_2 \xrightarrow[\text{催化剂}]{\text{高温高压}} 2\text{NH}_3
$$
3. 碳酸氢钠的生成
在饱和食盐水中通入氨气和二氧化碳，生成碳酸氢钠沉淀。
$$
\text{NaCl} + \text{NH}_3 + \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O} → \text{NaHCO}_3↓ + \text{NH}_4\text{Cl}
$$
4. 碳酸氢钠的热分解
碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠、水和二氧化碳。
$$
2\text{NaHCO}_3 \xrightarrow{\text{加热}} \text{Na}_2\text{CO}_3 + \text{H}_2\text{O}↑ + \text{CO}_2↑
$$
二、关键反应汇总表
| 反应步骤 | 反应式 | 反应条件 | 主要产物 |
| 石灰石分解 | CaCO₃ → CaO + CO₂↑ | 高温（约900°C） | 生石灰、二氧化碳 |
| 氨气合成 | N₂ + 3H₂ → 2NH₃ | 高压（200 atm）、高温（400–500°C）、催化剂 | 氨气 |
| 碳酸氢钠生成 | NaCl + NH₃ + CO₂ + H₂O → NaHCO₃↓ + NH₄Cl | 常温、饱和食盐水 | 碳酸氢钠、氯化铵 |
| 碳酸氢钠分解 | 2NaHCO₃ → Na₂CO₃ + H₂O↑ + CO₂↑ | 加热（约300°C） | 碳酸钠、水、二氧化碳 |
三、小结
工业制碱的核心在于利用氨碱法，通过一系列化学反应将原材料转化为高纯度的碳酸钠。整个过程包括石灰石的分解、氨气的合成、碳酸氢钠的生成及最终的热分解。每一步反应都对温度、压力和催化剂有严格要求，确保高效、经济地生产出工业用碱。
